Năng lượng tái tạo Nhiệt mặt trời

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Nhiệt mặt trời Hình học bức xạ mặt trời 1. Góc vĩ tuyến ϕ 2. Góc nghiêng β 3. Góc ngày δ 4. Góc giờ ω 5. Góc tới θ 6. Góc Zenit θz 7. Góc lệch Azimuth γ 8. Góc Azimuth Mặt trời γs Hình học bức xạ mặt trời Góc vĩ tuyến ϕ (vĩ độ) tại một địa điểm nào đó là góc bán kính của Quả Đất đi qua điểm đó và hình chiếu của nó trên mặt phẳng xích đạo của Quả Đất. -90o < ϕ < 90o Hình học bức xạ mặt trời Góc nghiêng β là góc tạo bởi bộ thu (tấm thu nhiệt hoặc panel pin mặt trời) với mặt phẳng nằm ngang. Thông thường β = ϕ +10 Hình học bức xạ mặt trời Góc ngày δ là góc giữa đường nối tâm Mặt Trời và Quả Đất với hình chiếu của nó trên mặt phẳng xích đạo -23,45o < δ < 23,45o n là số ngày tính từ ngày 1/1. Hình học bức xạ mặt trời Hình học bức xạ mặt trời 21/9 21/12 21/3 21/6 21/9 30 0 -30 Vi d? Hình học bức xạ mặt trời Hình học bức xạ mặt trời Góc giờ ω là góc xác định vị trí Mặt Trời trên bầu trời tại thời điểm quan sát. ω có giá tri dương vào buổi sáng, âm vào buổi chiều. Tại 12h trưa ω = 0, 1giờ lệch tương đương 15o -90o < ω < 90o Hình học bức xạ mặt trời Góc tới θ là góc tạo bởi tia tới (tia trực xạ) và pháp tuyến của mặt phẳng nghiêng Hình học bức xạ mặt trời Góc Zenit θz góc tạo bởi tia tới (tia trực xạ) và pháp tuyến của mặt phẳng ngang Hình học bức xạ mặt trời Góc lệch Azimuth γ là góc tạo bởi hình chiếu của pháp tuyến mặt phẳng nghiêng trên mặt phẳng ngang và hướng Nam. γ nhận giá trị âm nếu hình chiếu nằm bên trái hướng Nam, nhận giá trị dương nếu hình chiếu nằm bên phải hướng Nam -180o < γ < 180o Hình học bức xạ mặt trời Góc Azimuth Mặt trời γs góc tạo bởi hình chiếu của tia tới (tia trực xạ) trên mặt phẳng ngang và hướng Nam Hình học bức xạ mặt trời Tính toán thông số hình học bức xạ mặt trời Cách tính góc tới bộ thu BXMT (1) cosθ = sinϕ(sinδcosβ + cosδcosγcosωsinβ) + cosϕ(cosδcosωcosβ - sinδcosγsinβ) + cosδsinγsinωsinβ (2) cosθ= cosθzcosβ + sinθzsinβcos(γs-γ) Tính toán thông số hình học bức xạ mặt trời cosθ = sinϕ(sinδcosβ + cosδcosγcosωsinβ) + cosϕ(cosδcosωcosβ - sinδcosγsinβ) + cosδsinγsinωsinβ Mặt phẳng thu thẳng đứng β = 90o, cosβ = 0, sinβ = 1 cosθ = sinϕcosδcosγcosω - cosϕsinδcosγ + cosδsinγsinω Mặt phẳng thu nằm ngang β = 0o, cosβ = 1, sinβ = 0 Pháp tuyến của mặt phẳng ngang trùng với pháp tuyến của mặt phẳng nghiêng θ=θz cosθ = cosθz = sinϕsinδ + cosϕcosδcosω Tính toán thông số hình học bức xạ mặt trời cosθ = sinϕ(sinδcosβ + cosδcosγcosωsinβ) + cosϕ(cosδcosωcosβ - sinδcosγsinβ) + cosδsinγsinωsinβ Mặt phẳng quan sát hướng chính Nam, γ = 0o , cosγ = 1, sinγ = 0 cosθ = sinϕ(sinδcosβ + cosδcosωsinβ) + cosϕ(cosδcosωcosβ - sinδsinβ) = sinδ sin(ϕ-β) + cosδcosωcos(ϕ-β) Mặt phẳng thu thẳng đứng β = 90o, hướng Nam cosθ = sinϕcosδcosω - cosϕsinδ Hệ số chuyển đổi năng lượng từ mặt phẳng ngang sang mặt phẳng nghiêng Hệ số nghiêng đối với tia trực xạ Rb = là tỷ số giữa dòng năng lượng trực xạ tới trên mặt phẳng thu và dòng năng lượng trực xạ tới trên mặt phẳng ngang. Bộ thu thường đặt thẳng góc hướng Nam Rb = [sinδ sin(ϕ-β) + cosδcosωcos(ϕ-β)] / [sinϕsinδ + cosϕcosδcosω] zθ θ cos cos Hệ số chuyển đổi năng lượng từ mặt phẳng ngang sang mặt phẳng nghiêng Hệ số nghiêng đối với tia nhiễu xạ Rd = (1 + cosβ) Hệ số nghiêng đối với tia phản xạ Rr = (1 - cosβ)ρ ρ là hệ số phản xạ, thông thường ρ = 0,2 2 1 2 1 Năng lượng mặt trời tới bộ thu Năng lượng tới trên mặt phẳng nghiêng Ig = Ib + Id Mật độ dòng năng lượng của thành phần trực xạ Ib (kJ/m2h) Mật độ dòng năng lượng của thành phần nhiễu xạ Id (kJ/m2h) Năng lượng tới trên mặt phẳng nghiêng IT IT = IbRb + IdRd + (Ib+Id)Rr Tính toán thông số hình học bức xạ mặt trời 1θ EREO N Ea Eτ ρ hệ số phản xạ τ hệ số truyền qua α hệ số hấp thụ 1θ EREO N I 2θ n1 n22 1 1 2 2 1 sin sin n n=θ θ ( ) ( ) ( ) ( )⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ + −++ −= 12 2 12 2 12 2 12 2 sin sin 2 1 θθ θθ θθ θθρ tg tg 2 21 21 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + −= nn nnρ Hệ số truyền qua của kính có kể đến phản xạ ( )21ρ ρ− ( )1 ρ− ρ ( )21 ρ− ( )2 21 ρ ρ− ( )2 41 ρ ρ− 1 I1 I2 I3 Hệ số truyền qua có kể đến phản xạ khi qua 1 lớp kính ( ) ρ ρρρτ + −=−= ∑∞ = 1 11 0 22 n n r Hệ số truyền qua có kể đến phản xạ khi qua N lớp kính ( )ρ ρτ 121 1 −+ −= NrN Hệ số truyền qua của kính có kể đến hấp thụ Hệ số truyền qua có kể đến hấp thụ khi qua 1 lớp kính Hệ số truyền qua có kể đến hấp thụ khi qua N lớp kính EO EτE xo l x kle E E −== 0 τ ατ Nkle N − −+ −= ρ ρτ )12(1 1 kl r e − + −== ρ ρτττ α 1 1. Năng lượng đến tấm hấp thụ sau khi truyền qua kính 1 τ Tia tíi TÊm kÝnh TÊm hÊp thô τα ( )1 dτα α ρ− ( )2 21 dτα α ρ− ( ) d n d n n ρα ταρατατα )1(1 1)( 0 −−=−= ∑ ∞ =