Hệ thống quản lý năng lượng tái tạo thông minh

Mục tiêu đề tài nguyên cứu đặt ra là hệ thống quản lý năng lượng dự trữ nhận biết được mức năng lượng từ pin mặt trời và bình acquy để so sánh sự chênh lệch điên áp. Từ đó bộ xử lý sẽ điều khiển mức nạp điện áp cho acquy theo xung một cách hợp lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống quản lý năng lượng tái tạo thông minh HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO THÔNG MINH Đỗ Văn Vinh – 1410691 Văn Đức Tươi – 1410661 Huỳnh Ngọc Quốc – 1410656 Huỳnh Trình – 1413092 Phan Đỗ Minh Trọng – 1410664 Lớp VTK38, Khoa Vật lý 1. PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài (tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu) Trong thời đại ngày nay, năng lượng là vấn đề cấp thiết cho sự tồn tại và thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội của các quốc gia trên thế giới. Nếu chúng ta không sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng sẽ đứng trước thách thức về biến đổi khí hậu, cạn kiệt tài nguyên khoáng sản. Do đó, các nguồn năng lượng tái tạo dần được đưa vào thay thế năng lượng hóa thạch. Một trong những nguồn năng lượng mới đó là năng lượng mặt trời. Tuy nhiên để sử dụng nguồn năng lượng mới này một cách thông minh, hiệu quả là vấn đề cần phải quan tâm. Năng lượng mặt trời hiện nay được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực của cuộc sống, năng lượng từ pin mặt trời được tích trữ trong bình nạp (acquy) rồi sử dụng năng lượng từ bình nạp đó để kết nối lưới điện và sinh hoạt. Tuy nhiên, pin mặt trời là một nguồn năng lượng luôn biến đổi tùy thuộc vào bức xạ nhận được từ mặt trời, dẫn đến việc chuyển đổi gặp khó khăn, yêu cầu có mạch chuyển đổi phải đáp ứng nhanh sự biến đổi đó. Nên chúng em đã xây dựng hệ thống quản lý năng lượng mặt trời đáp ứng sự biến đổi pin mặt trời, điều khiển chế độ nạp xả thông minh, điều khiển các thiết bị điện hiệu quả. 1.2. Mục đích nghiên cứu Cường độ bức xạ năng lượng mặt trời ở Đà Lạt cao hơn trung bình của các tỉnh trên cả nước (Theo công bố cường độ bức xạ năng lượng mặt trời tại Việt Nam), nên năng lượng mặt trời được sử dụng phổ biến chuyển thành nhiệt năng. Đồng thời sử dụng một số thiết bị có sẵn trong khoa Vật Lý, chúng em đã có ý tưởng xây dựng một hệ thống quản lý năng lượng mặt trời chuyển thành điện năng được dự trữ trong acquy. Từ năng lượng đó sẽ cung cấp điện để sử dụng các thiết bị điện trong khoa Vật Lý như khóa cửa, đồng hồ, đèn hành lang,… Mục tiêu đề tài nguyên cứu đặt ra là hệ thống quản lý năng lượng dự trữ nhận biết được mức năng lượng từ pin mặt trời và bình acquy để so sánh sự chênh lệch điên áp. Từ đó bộ xử lý sẽ điều khiển mức nạp điện áp cho acquy theo xung một cách hợp lý. Hướng khác, dựa vào dung lượng hiện có của bình acquy, bộ xử lý sẽ điều khiển việc hoạt động của các thiết bị điện hiệu quả; theo mức năng lượng có trong acquy, hệ thống cho những thiết bị cần thiết hoạt động và đóng thiết bị không quan trọng. 5 HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu là công cụ nghiên cứu trong thực hiện nhiệm vụ đề tài. Dựa vào mục tiêu và đối tượng nghiên cứu quyết định nên phương pháp nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu các tài liệu và đề tài đã có, phân tích và tổng hợp lý thuyết phù hợp với đề tài khoa học đã đặt ra và nắm vững phương pháp công nghệ cần để triển khai đề tài nghiên cứu, chế tạo ra sản phẩm ứng dụng phục vụ nâng cao hiệu suất hệ thống pin mặt trời. Phương pháp giả thuyết đặt ra những tình huống sản phẩm sẽ hoạt động, từ đó xây dựng mô hình xác định tình huống hoạt động có hiệu quả khi điều khiển các thiết bị khác. Phương pháp quan sát và thực nghiệm áp dụng vào quá trình hình thành ứng dụng, kiểm tra sản phẩm hoạt động có như yêu cầu đặt ra, đánh giá những gì đã đạt được và những sai sót cần khắc phục khi ứng dụng vào thực tế. Cuối cùng, phân tích và tổng kết quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, rút ra kinh nghiệm, đối chiếu với những sản phẩm cùng nội dung đề tài. 3. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Sơ đồ tổng quát đề tài Các khối trong sơ đồ: • Khối điều khiển là trung tâm của hệ thống sử dụng IC ATMEGA16, là một chip được nạp chương trình có thể điều khiển việc dự trữ năng lượng và sử dụng các thiết bị điện phù hợp. Ở thiết bị dự trữ năng lượng điện (acquy), khối điều khiển so sánh điện áp giữa pin mặt trời và điện áp có trong acquy tại mỗi thời điểm để quyết định việc nạp năng lượng vào acquy hay không. Với các thiết bị điện, khối điều khiển dựa vào năng lượng trong bình để cho phép thành phần nào hoạt động. • Khối lấy mẫu dùng điện trở tạo nên cầu phân áp, để khối điều khiển hiểu được mức điện áp ở pin mặt trời và trong acquy rồi thực hiện quá trình so sánh thì cần phải có khối lấy mẫu ADC nhằm chuyển đổi tín hiệu tương ứng với mức điện áp. 6 HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 • Khối dự trữ năng lượng (acquy 12V, 8Ah) nhiệm vụ chính là tiếp nhận năng lượng từ pin mặt rồi thông qua sự điều khiển cấp điện cho các thiết bị cần thiết hoạt động và làm nguồn nuôi cho toàn bộ hệ thống, tùy thuộc vào thiết bị mà sẽ có nguồn cung cấp khác nhau. Ví dụ thông qua khối hạ áp để ổn định cho điện áp đầu vào của chip là 5V. • Khối đóng ngắt sử dụng Mosfet góp phần thực hiện nhiệm vụ điều khiển việc nạp năng lượng cho acquy thông qua phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) của chip vi xử lý. Ngoài ra đây còn là công tắc đóng mở giúp các thiết bị ứng dụng hoạt động dựa trên sự điều khiển của chip. • Khối pin mặt trời, hiện hệ thống đang sử dụng 2 tấm pin mặt trời công suất 12 ...