Thiết kế mô hình hệ thống Solar Tracking

Hỗ trợ kỹ thuật
30/11/2022 11:35
Bài báo đề cập việc thiết kế và thi công một hệ thống pin năng lượng mặt trời với yêu cầu tận dụng tối ưu nguồn năng lượng này, đạt hiệu suất cao, hoạt động ổn định và tìm được điểm có công suất cực đại trong điều kiện nhất định. Từ đó kết hợp tưới (tiêu) cho nông nghiệp có dò điểm công suất cực đại.
aa

Bài báo đề cập việc thiết kế và thi công một hệ thống pin năng lượng mặt trời với yêu cầu tận dụng tối ưu nguồn năng lượng này, đạt hiệu suất cao, hoạt động ổn định và tìm được điểm có công suất cực đại trong điều kiện nhất định. Từ đó kết hợp tưới (tiêu) cho nông nghiệp có dò điểm công suất cực đại.

1. Cấu tạo và thông số kỹ thuật
1.1. Cấu tạo

Mặc dù đã có nhiều hệ thống dàn năng lượng mặt trời tự xoay, nhưng các bước tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho các hệ thống này chưa đưa ra cụ thể. Kết cấu, kích thước của dàn tự xoay hầu như được chế tạo theo kinh nghiệm.

Mô hình đo điện năng di động được thiết kế gồm các phần sau:

a. Một tấm pin năng lượng mặt trời loại mono công suất 90W

thiet ke mo hinh he thong solar tracking
Hình 1. Tấm pin mono 90W.

b. Bộ điều khiển sạc ắc quy và ắc quy

thiet ke mo hinh he thong solar tracking
Hình 2. Bộ điều khiển sạc+ ắc quy.

c. Một Invertor biến đổi dòng điện một chiều 12V lên xoay chiều 220V-500W.

thiet ke mo hinh he thong solar tracking
Hình 3. Invertor 12/220-50Hz-500W.

d. Bộ điều khiển dùng Arduino Uno R3 + encoder + rơ le và bo nguồn nuôi

thiet ke mo hinh he thong solar tracking
Hình 4. Bo điều khiển và mạch encoder.

e. Khung xoay 2 trục: lắp tấm pin quay được 1800 theo trục đứng và 1800 theo trục ngang

thiet ke mo hinh he thong solar tracking
Hình 5. khung lắp tấm pin năng lượng mặt trời.

thiet ke mo hinh he thong solar tracking
Hình 6. Mô hình thực tế

1.2. Thông số kỹ thuật
  • Kích thước đóng gói: dài x rộng x cao =1300 x 1000 x 1300
  • Tổng trọng lượng: 29kg
  • Công suất phát max: 500W- 220V-50Hz
  • Công suất tự dùng cho hệ thống max 12VDC-20W
2. Hướng dẫn sử dụng, khai thác, bảo quản và sửa chữa
2.1. Hướng dẫn sử dụng

Bật và tắt hệ thống bằng tay trên bộ điều khiển sạc

a. Vận hành ở chế độ sạc (không dùng điện 220Vcho tải)

Bước 1: Tắt Inverter (nhấn công tắt trên inverter về “0”

Bước 2: Bật 2 công tắt trên bộ điều khiển sạc sang vị trí “ON”

Bước 3: Tấm pin sẽ có dòng điện chảy vào bộ điều khiển sạc, sạc cho ắc quy. Khi ắc quy sạc no điện nó sẽ tự ngắt (vào ban ngày lúc trời có nắng) đồng thời cấp điện 12V từ ắc quy cho bộ điều khiển xoay tấm pin.

b. Vận hành ở chế độ vừa sạc vừa sử dụng điện

Yêu cầu phụ tải sử dụng điện không vượt quá công suất của Inverter (nhỏ hơn 500W)

Bước 1: Thực hiện từ bước 1, 2, 3 như ở phần a. Sau đó bật công tắt trên Inverter sang vị trí “1” nghe tiếng bíp, quạt làm mát chạy. Cắm đèn, quạt, sạc điện thoại,… vào ổ cắm điện.

Vào ban đêm hệ thống phù hợp cho chiếu sáng với tải 40W sử dụng được trong 60 phút. Nếu muốn dùng lâu hơn thì sử dụng ắc quy có dung lượng lớn hơn.

Vào ban ngày trời có nắng, hệ thống sử dụng tải lên đến 100W trong nhiều giờ (từ 8 đến 10 giờ).

Bước 2: Dừng hệ thống. Khi không dùng điện hoặc ắc quy cạn điện (ắc quy yếu) Inverter tự động tắt (ngắt điện ra phụ tải) ta bật công tắc trên Inverter về “0” tức OFF và công tắt cấp điện cho tải 12V trên Inverter về “OFF”.

2.2. Khai thác, bảo quản và sửa chữa
  1. Khai thác:

Dùng mô hình học viên so sánh lượng điện năng phát ra giữa hệ thống solar lắp cố định và hệ thống xoay theo hướng mặt trời trong cùng điều kiện giống nhau

a. Bảo quản:

Đặt những nơi khô ráo, tránh nước trực tiếp làm ẩm, ướt bo mạch điều khiển, biến trở lấy mẫu (góc quay), các quang điện trở, inverter và các motor DC.

Thường xuyên sạc cho ắc quy no điện khi chưa dùng đến hệ thống

b. Sữa chữa:

  • Thay biến trở lấy mẫu cùng loại (5kΩ) nếu bị hỏng
  • Thay các rơ le cùng loại (nếu bị hỏng)
  • Thay bo nguồn (nếu chết nguồn)
  • Thay bo Arduino_UNO và nạp lại code (nếu hỏng bo)
Kết luận
  • Nhóm nghiên cứu đã giải quyết được các vấn đề lúc đầu đã đặt ra là chế tạo hoàn chỉnh mô hình xoay hai trục điều hướng pin năng lượng mặt trời. Dưới đây là các kết quả chính mà đề tài đã đạt được.
  • Hệ thống được các cơ sở để xác định nguyên tắc xoay để mô hình hoạt động sao cho tấm pin luôn hướng về phía Mặt Trời để hứng được lượng bức xạ lớn nhất.
  • Xây dựng được các công thức tính toán cho bộ cảm biến hướng ánh sáng, chương trình thuật toán cho mô hình.
  • Đã thiết kế, chế tạo thành công mô hình điều hướng pin năng lượng mặt trời có công suất 500W theo hai trục nằm ngang và thẳng đứng, mô hình hoạt động ổn định.
  • Thực nghiệm cho kết quả tốt và phân tích được ưu, nhược điểm của mô hình để từ đó nhận thấy được các vấn đề cần lưu ý giúp cho các nghiên cứu sau này sẽ có kết quả tốt hơn nữa.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] http://globalsolaratlas.info
[2] Báo cáo về “Năng lượng tái tạo tại Việt Nam năm 2018” của StoxPlus.
[3] Gilbert M. Master ,“Renewable and efficent electric power systems”, 2002
[4] Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE with support of PSE Conferences & Consulting GmbH Freiburg, PHOTOVOLTAICS REPORT ,14 March 2019.
[5] Bài báo National Electrical Code (NEC) Section 690.8
[6] Guide to design and installation of electricity according to IEC standards 2013.
[7] Trần Công Binh, giáo trình môn “Năng lượng tái tạo”.
[8] Nguyễn Hoàng Kim Liên, giáo trình môn “An toàn điện”
[9] Hồ Phạm Huy Ánh, Kỹ thuật hệ thống năng lượng tái tạo, NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM,2013.
[10] https://www.evn.com.vn/userfile/User/phantrang/files/2017/4/QD11_2017-
TTg_Cochedienmattroi_signed.pdf – Quyết định khuyến khích lắp điện mặt trời trên mái nhà của chính phủ.
[11] http://nangluongvietnam.vn/news/vn/nhan-dinh-phan-bien-kien-nghi/phan-bien-kien nghi/dia-to-cua-buc-xa-va-chinh-sach-gia-dien-mat-troi-o-viet-nam.html
[12] https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Photovoltaics-Report.pdf
[13] Báo cáo viện năng lượng tái tạo Việt Nam 2018

Ngô Đăng Lưu (Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh)
Nguyễn Đình Long (Trường ĐH Đồng Nai)
Nguyễn Hùng (Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh)
Nguyễn Hữu Khoa (Trường Cao Đẳng Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Tích hợp robot giúp doanh nghiệp sản xuất quy mô vừa nâng cao độ chính xác

Tích hợp robot giúp doanh nghiệp sản xuất quy mô vừa nâng cao độ chính xác

Những tiến bộ trong tích hợp robot và sản xuất tự động đang giúp các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ tiếp cận công nghệ tiên tiến, nâng cao hiệu quả vận hành và tăng khả năng cạnh tranh.
Tối ưu hóa quỹ đạo bay của UAV dạng quadcopter sử dụng thuật toán A cải tiến với chiến lược heuristic thích ứng

Tối ưu hóa quỹ đạo bay của UAV dạng quadcopter sử dụng thuật toán A cải tiến với chiến lược heuristic thích ứng

Nghiên cứu này đề xuất giải pháp lập kế hoạch quỹ đạo toàn cục cho UAV bốn cánh quạt (Quadcopter), nhằm tối ưu hóa thời gian thực hiện, giảm số lượng nút cần mở rộng, đồng thời bảo đảm tính khả thi và an toàn của nhiệm vụ bay.
Nhận định phiên giao dịch ngày 11/11: Chưa nên sử dụng đòn bẩy cao

Nhận định phiên giao dịch ngày 11/11: Chưa nên sử dụng đòn bẩy cao

VN-Index phục hồi mạnh trong phiên 10/11, tăng gần 29 điểm và tiến sát vùng kháng cự 1.750-1.760 điểm. Tuy nhiên, áp lực chốt lời ngắn hạn có thể gia tăng sau nhịp tăng mạnh, khiến thị trường xuất hiện những đợt rung lắc. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu hợp lý, tận dụng các nhịp điều chỉnh để giải ngân từng phần và chưa nên sử dụng đòn bẩy cao.
Gỡ điểm nghẽn năng lượng, tạo động lực tăng trưởng hai con số

Gỡ điểm nghẽn năng lượng, tạo động lực tăng trưởng hai con số

Mục tiêu tăng trưởng GDP từ 10%/năm trở lên đặt ra yêu cầu cấp thiết về bảo đảm nguồn cung năng lượng ổn định, an toàn và bền vững. Dù vượt qua nhiều cú sốc trong năm 2026, Việt Nam vẫn cần tháo gỡ những điểm nghẽn về nguồn cung, dự trữ, hạ tầng và đầu tư để đáp ứng nhu cầu phát triển trong giai đoạn tới.
Thị trường chứng khoán ngày 10/11: VN Index tăng gần 29 điểm, bất động sản và ngân hàng hút dòng tiền

Thị trường chứng khoán ngày 10/11: VN Index tăng gần 29 điểm, bất động sản và ngân hàng hút dòng tiền

VN Index có phiên tăng mạnh tới gần 29 điểm nhờ lực cầu cải thiện trên diện rộng. Nhóm bất động sản dẫn đầu với mức tăng 2,79%, trong khi ngân hàng và chứng khoán cũng đồng loạt khởi sắc. Thanh khoản vượt bình quân 20 phiên, còn khối ngoại đảo chiều mua ròng gần 475 tỷ đồng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/11/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Mùi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/11/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Mùi cần thận trọng

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 11/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Gần 500 tỉ đồng tài trợ cho 11 dự án nghiên cứu hợp tác Việt Nam - Nhật Bản

Gần 500 tỉ đồng tài trợ cho 11 dự án nghiên cứu hợp tác Việt Nam - Nhật Bản

Ngày 09/11/2026, tại Tokyo, trong khuôn khổ Diễn đàn công tư về hợp tác kinh tế, khoa học và công nghệ Việt Nam - Nhật Bản, Bộ KH&CN Việt Nam và Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ Nhật Bản (MEXT) đã trao văn kiện tài trợ 11 dự án hợp tác nghiên cứu thuộc Chương trình NEXUS.
AI và Project Glasswing: Thách thức an ninh mạng mới đối với hệ thống điều khiển công nghiệp

AI và Project Glasswing: Thách thức an ninh mạng mới đối với hệ thống điều khiển công nghiệp

Trong các đợt dừng hoạt động để bảo dưỡng, nhà máy thường có nhiều thay đổi về nhân sự, thiết bị, hệ thống cảnh báo và tuyến đường di chuyển. Sự tham gia đồng thời của chủ đầu tư, nhiều nhà thầu và lực lượng ứng phó bên ngoài khiến công tác xử lý tình huống khẩn cấp trở nên phức tạp hơn. Vì vậy, kế hoạch ứng phó không thể chỉ dựa trên quy trình vận hành thông thường mà cần được điều chỉnh theo đúng trạng thái thực tế của nhà máy.
BIDV: cầu nối tài chính góp phần thúc đẩy hợp tác chiến lược Việt Nam - Nhật Bản

BIDV: cầu nối tài chính góp phần thúc đẩy hợp tác chiến lược Việt Nam - Nhật Bản

Ngày 09/11, tại Tokyo (Nhật Bản), trong khuôn khổ hoạt động của Đoàn doanh nghiệp đi cùng Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến thăm chính thức Nhật Bản, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) đã tham gia nhiều chương trình ý nghĩa để góp phần thúc đẩy hợp tác kinh tế và đối tác chiến lược Việt Nam - Nhật Bản.
Nghị quyết 57 tạo chuyển biến mạnh về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Nghị quyết 57 tạo chuyển biến mạnh về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Sau gần hai năm triển khai Nghị quyết 57-NQ/TW, Việt Nam đạt nhiều kết quả nổi bật trong hoàn thiện thể chế, tăng cường nguồn lực, phát triển hạ tầng số, nâng cao năng lực nghiên cứu và thúc đẩy thương mại hóa sản phẩm công nghệ.
master