Báo cáo Đồ án Thiết kế nhà máy nhiệt điện mặt trời dạng Stirling Dish

GVHD: ThS.PHẠM QUANG MINH 
SVTH: HÀ VĂN HỮU 
MSSV: 0760053 
LỚP: 05CD01 
1 
THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT 
ĐIỆN MẶT TRỜI DẠNG 
STIRLING DISH 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
NỘI DUNG 
 Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt trời 
 Chương 2: Tổng quan về động cơ Stirling 
 Chương 3: Thiết kế nhà máy nhiệt điện Mặt trời 
dạng Stirling Dish 
2 
 1.1. Khái quát về Mặt trời và khí quyển Trái đất. 
 1.2. Năng lượng bức xạ Mặt trời. 
 1.3. Năng lượng bức xạ Mặt trời ở Việt Nam 
 1.4. Ứng dụng của năng lượng Mặt trời 
3 
Chương 1: Tổng quan về 
năng lượng mặt trời 
4 
Bên ngoài khí 
quyển Trái đất 
bằng 1353 W/m2 
Ở bề mặt Trái đất 
khoảng 1.000 
Watt/m2 trong 
điều kiện trời 
quang. 
Năng lượng bức xạ Mặt trời 
5 
 Hiệu ứng quang 
điện, chuyển 
năng lượng các 
photon của Mặt 
trời thành điện 
năng. 
Hoạt động của pin mặt trời 
Pin Mặt trời 
Một số ứng dụng của năng lượng Mặt trời 
 Ứng dụng trong sản xuất điện năng 
 Ứng dụng nhiệt 
 Chiếu sáng  
6 
2.1.Lịch sử phát triển. 
2.2.Khái niệm và phân loại. 
2.3.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 
2.4.Ứng dụng. 
7 
Chương 2: Tổng quan về 
động cơ Stirling 
8 
 Động cơ Stirling được 
Robert Stirling sáng 
chế vào năm 1816. 
 Là một loại động cơ 
đốt ngoài có thể sử 
dụng với rất nhiều 
loại nhiên liệu khác 
nhau, đặc biệt là năng 
lượng mặt trời 
Mô hình động cơ Stirling của Robert Stirling 
năm phát minh năm1816. 
Lịch sử phát triển 
Phân loại 
 Động cơ Stirling có thể được phân loại theo 
những tiêu chí khác nhau. Căn cứ vào đặc điểm 
cấu tạo ta có thể chia động cơ Stirling thành 3 
loại chính như : 
 Động cơ Stirling kiểu alpha (α) 
 Động cơ Stirling kiểu beta (β) 
 Động cơ Stirling kiểu gamma (γ) 
9 
10 
 Tương tự như ở 
động cơ xăng và động 
cơ diesel thông dụng, 
động cơ stirling hoạt 
động theo kiểu chu kỳ, 
tức là có các chu trình 
công tác nối tiếp nhau. 
Mỗi chu trình công tác 
là một giai đoạn làm 
việc tương ứng với một 
lần sinh công, nó bao 
gồm các quá trình 
Loại alpha 
nguyên lý hoạt 
động của động cơ 
Stirling 
11 
Một số hình ảnh mô phỏng hoạt động của động cơ Stirling 
 Sản xuất điện năng 
 Động cơ ôtô, tàu thuỷ 
 Thiết bị làm lạnh 
 Động cơ Stirling chạy bằng năng lượng mặt trời 
 Động cơ Stirling trong lĩnh vực giải trí  
12 
Ứng dụng 
 3.1. Khái quát chung. 
 3.2. Thiết kế bộ thu mặt trời dạng stirling dish. 
 3.3. Nguyên lý điều khiển hệ thống. 
 3.4. Phân bố hệ thống gương. 
13 
Chương 3: Nhà máy nhiệt điện Mặt trời 
dạng Stirling Dish 
14 
Nhà máy nhiệt điện Mặt trời 
dạng Stirling Dish 
Diện tích: 12.210 m2 
Công suất nhà máy: 1MW 
Tổng số modul: 40 
Công suất 1 modul: 25KW 
Tổng hợp số liệu 
15 
Đường kính: 10,57 m 
Diện tích mặt căng: 86,7 m2 
Diện tích mặt phản xa: 91,4 m2 
Hệ số tập trung k = 2800 
Tổng số bộ : 40 
Chảo parabol 
Các phần tử trong hệ thống 
16 
Bộ thu nhiệt 
 Loại: gia nhiệt trực tiếp ánh sáng Mặt Trời. 
 Đường kính miệng thu: 200mm 
 Đường kính bộ thu: 450mm 
 Cường độ nhiệt đầu vào (max): 74kW 
 Tuổi thọ: 16000 giờ, 720oC (nhiệt độ khí gas) 
 Nhiệt độ làm việc bình thường: 720oC 
 Năng suất nhiệt: 90% 
 Công suất: 25 kW, 1800 vòng quay/ phút 
 Số Cylanh: 4 
 Cấu hình: 4 piton, tác động kép 
 Dung tích choán chỗ: 4 x 95cm3 
 Dung tích quét: 540 cm3 
 Đường kính cylanh: 55mm 
 Khoảng chạy piton: 40mm 
 Bộ gia nhiệt: ống (dài 260mm, đường kính 3mm) 
 Nhà sản xuất: United Stirlinq of Sweden AB, 
MalmÖ, Sweden. 
17 
Động cơ Stirling 
 Công suất: 25 kW, 1800 vòng quay/ phút 
 Số Cylanh: 4 
 Cấu hình: 4 piton, tác động kép 
 Dung tích choán chỗ: 4 x 95cm3 
 Dung tích quét: 540 cm3 
 Đường kính cylanh: 55mm 
 Khoảng chạy piton: 40mm 
 Bộ gia nhiệt: ống (dài 260mm, đường 
kính 3mm) 
 Nhà sản xuất: United Stirling of Sweden 
AB, MaimÖ, Sweden. 
Kiểu MKII 
18 
Máy phát điện. 
 Loại: động cơ điện cảm ứng 
 Nhà sản xuất: Reliance Electric 
 Thông số định mức: công suất 22,5kW (1800 
vòng/phút, điện áp xoay chiều 480V, tần số 60 
Hz, hệ số công suất 0,9) 
 Năng suất điện: 41% 
19 
Nguyên lý hoạt động của hệ thống 
 Hướng Đông – Tây 
được điều khiển 
trong ngày từ 8h 
sáng đến 16h chiều. 
 Hướng Nam – Bắc 
được điều khiển 
theo mùa trong một 
năm. 
 Ngày hạ chí hệ 
thống quay về 
hướng bắc 11o95” 
 Ngày đông chí 
quay về hướng nam 
34o95” 
20 
ÑoângTaây
- 60
0
60
00
0
Tia böùc xaï Maët Trôøi 
Maët ñaát
16h 12h 8h
Tia bức xạ 
BắcNam 
3
4
,9
5
o
Mặt đất
Nguyên lý điều khiển hệ thống 
Sơ đồ bố trí hệ thống gương 
2
1 
10m 22,5m 22,5m 22,5m
1
0
m
1
3
m
1
3
m
1
3
m
1
3
m
1
3
m
1
3
m
1
3
m
1
0
m
Ñoâng
22,5m 10m
Taây
Baéc
Nam
Ưu, nhược điểm của hệ thống nhà máy nhiệt 
điện dạng Stirling Dish 
Ưu điểm 
 Dễ thiết kế 
 Do mỗi modul hoạt 
động độc lập nhau nên 
có thể mở rộng hệ 
thống dễ dàng. 
 Chiếm ít diện tích đất. 
 Hệ số tập trung cao 
nên nhiệt độ có thể đạt 
từ 600 – 700oC. 
22 
Nhược điểm 
 Phụ thuộc vào thời tiết 
 Khó điều khiển 
 Giá thành động cơ 
Stirling hiện nay còn 
tương đối cao. 
Kết luận 
 NLMT là nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái 
tạo, vô tận, không gây ô nhiễm môi trường. 
 Có khả năng thay thế nguồn năng lượng truyền 
thống, đặc biệt là trong việc sản xuất điện. 
 Việt Nam có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng này, 
do có cường độ bức xạ tương đối cao. 
 Đồ án thiết kế chỉ là mô hình thiết kế nhỏ nhưng qua 
đây có thể phân tích và rút ra một số những ưu điểm, 
kinh nghiệm để xây dựng mô hình nhà máy lớn hơn 
trong tương lai. 
23 
Lời cảm ơn 
 Em xin chân thành cảm ơn đến tất cả quý thầy cô 
trong khoa Điện – Điện tử trường Đại Học Bình 
Dương đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho em hoàn 
thành đề tài này 
 Đặc biệt em cảm ơn đến ThS. Phạm Quang Minh 
thầy đã bỏ công sức và thời gian hướng dẫn trong 
suốt quá trình thực hiện đề tài của em. 
Chân thành cảm ơn! 
SVTH 
HÀ VĂN HỮU 
24