Tổng quan về thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa mạc. Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng được đặc biệt quan tâm. Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT. Các ứng dụng NLMT...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng quan về thiết bị sử dụng năng lượng mặt trờiTổng quan về thiết bị sử dụng năng lượng mặt trờiNăng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm,nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉthực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặttrời, những vùng sa mạc.Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng đượcđặc biệt quan tâm. Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiêncứu ứng dụng NLMT. Các ứng dụng NLMT phổ biến hiện nay bao gồm các lĩnh vực chủyếu sau:Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi quangđiện. Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặcbiệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốcđộ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển. Ngày nay con người đã ứng dụng pin NLMTđể chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống.Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay khoảng5USD/WP, nên ở những nước đang phát triển pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năng duynhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, xa nơi mà đường điện quốcgia chưa có.Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thành công việc xâydựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hoácủa các địa phương vùng sâu, vùng xa, nhất là đồng bằng sông Cửu Long và TâyNguyên. Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với cácnước nghèo như chúng ta.Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trờiĐiện năng còn có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ cao bằng một hệthống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việc truyền động chomáy phát điện.Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện sử dụng NLMT có các loại hệ thống bộ thu chủyếu sau đây:Hệ thống dùng parabol trụ để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi chất đặt dọctheo đường hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đạt tới 400oC.Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gương phản xạ có định vị theophương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao, nhiệt độ có thể đạttới trên 1500oC.Hình 3.3 Tháp năng lượng Mặt trờiHệ thống sử dụng gương parabol tròn xoay định vịtheo phương mặt trời để tập trung NLMT vào một bộ thu đặt ở tiêu điểm của gương,nhiệt độ có thể đạt trên 1500oC.Hiện nay người ta còn dùng năng lượng mặt trời để phát điện theo kiểu “ tháp năng lượngmặt trời - Solar power tower “. Australia đang tiến hành dự án xây dựng một tháp nănglượng mặt trời cao 1km với 32 tuốc bin khí có tổng công suất 200 MW. Dự tính rằng đếnnăm 2006 tháp năng lượng mặt trời này sẽ cung cấp điện mỗi năm 650GWh cho 200.000hộ gia đình ở miền tây nam New South Wales - Australia, và sẽ giảm được 700.000 tấnkhí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm.Hiện nay NLMT được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh nông nghiệp để sấy các sảnphẩm như ngũ cốc, thực phẩm ... nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm.Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, NLMT còn được dùng để sấy các loại vật liệunhư gỗ.Bếp nấu dùng năng lượng mặt trờiBếp năng lượng mặt trời được ứng dụng rất rộng rãi ở các nước nhiều NLMT như cácnước ở Châu Phi.Hình 3.5. Triển khai bếp nấu cơm bằng NLMT. Ở Việt Nam việc bếp năng lượng mặttrời cũng đã được sử dụng khá phổ biến. Năm 2000, Trung tâm Nghiên cứu thiết bị áp lựcvà năng lượng mới - Đại học Đà Nẵng đã phối hợp với các tổ chức từ thiện Hà Lan triểnkhai dự án (30 000 USD) đưa bếp năng lượng mặt trời - bếp tiện lợi (BTL) vào sử dụng ởcác vùng nông thôn của tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, dự án đã phát triển rất tốt và ngàycàng đựơc đông đảo nhân dân ủng hộ. Trong năm 2002, Trung tâm dự kiến sẽ đưa 750BTL vào sử dụng ở các xã huyện Núi Thành và triển khai ứng dụng ở các khu ngư dânven biển để họ có thể nấu nước, cơm và thức ăn khi ra khơi bằng NLMT .Thiết bị chưng cất nước dùng NLMTHình 3.6. Thiết bị chưng cất nước dùng NLMTThiết bị chưng cất nước thường có 2 loại:loại nắp kính phẳng có chi phí cao (khoảng 23 USD/m2), tuổi thọ khoảng 30 năm, và loạinắp plastic có chi phí rẻ hơn nhưng hiệu quả chưng cất kém hơn.Ở Việt Nam đã có đề tài nghiên cứu triển khai ứng dụng thiết bị chưng cất nước NLMTdùng để chưng cất nước ngọt từ nước biển và cung cấp nước sạch dùng cho sinh hoạt ởnhững vùng có nguồn nước ô nhiễm với thiết bị chưng cất nước NLMT có gương phảnxạ đạt được hiệu suất cao tại khoa Công nghệ Nhiệt Điện lạnh-Trường Đại học Báchkhoa Đà Nẵng.Động cơ Stirling chạy bằng NLMTHình 3.7 Động cơ Stirling dùng NNLMTỨng dụng NLMT để chạy các động cơ nhiệt -động cơ Stirling ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi dùng để bơm nướcsinh hoạt hay tưới cây ở các nông trại. Ở Việt Nam động cơ Stirling chạy bằng NLMTcũng đã được nghiên cứu chế tạo để triển khai ứng dụng vào thực tế. Như động cơStirling, bơm nước dùng năng lượng mặt trời.Hình 3.8. Bơm nước chạy bằng NLMTỨng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng để đun nướcnóng. Các hệ thống nước nóng dùng NLMT đã được dùng rộng rãi ở nhiều nước trên thếgiới.Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT đã và đang được ứng dụng rộngrãi ở Hà Nội, Thành phố HCM và Đà Nẵng (hình 1.2). Các hệ thống này đã tiết kiệm chongười sử dụng một lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn trong việc thực hiệnchương trình tiết kiệm năng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường chung của nhân loại.Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT hiện nay ở Việt nam cũng như trên thế giớichủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhận nhiệt, với nhiệtđộ nước sử dụng 60oC thì hiệu suất của bộ thu khoảng 45%, còn nếu sử dụng ở nhiệt độcao hơn thì hiệu suất còn thấp.Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMTHình 3.10. Tủ ...