Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 7: Tiêu chuẩn kỹ thuật và các ràng buộc thực tế

Chương 7: Tiêu chuẩn kỹ thuật và các ràng buộc thực tế

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hệ thống này là một phương pháp khả thi về mặt tài chính để giảm nhu cầu nhiên liệu

hóa thạch của thế giới. Nếu được thực hiện đầy đủ, hệ thống này có thể chứng tỏ là có ý

nghĩa trong cuộc đấu tranh chống biến đổi khí hậu.



7.2.1 Nghiên cứu điển hình về kinh tế và mơi trường



Hơn nữa, một nghiên cứu trường hợp ngắn đã được nhóm của chúng tơi thực hiện để

phân tích chi phí gia tăng và lượng khí thải tăng thêm có liên quan đến việc giảm 10% sản

lượng pin mặt trời ở Khu vực San Jose. Nghiên cứu này được mô phỏng theo một nghiên

cứu tương tự được thực hiện bởi Viện Rocky Mountain, được gọi là Kinh tế học về khiếm

khuyết lưới9. Trong nghiên cứu này, họ đã đo lường lợi ích kinh tế và môi trường của việc

cài đặt một hệ thống PV được tối ưu hóa (các tùy chọn nằm trong khoảng từ 500 đến 600



kW) với một máy phát điện diesel dự phòng (khoảng 150 kW). Trong nghiên cứu của chúng

tơi, các hệ thống sẽ chịu trách nhiệm phù hợp với mức tải thương mại khoảng 1600 kwh /

ngày với mức cực đại 237 kW. Cuối cùng, sự khác biệt trung bình về lượng khí thải được tạo

ra và chi phí dự kiến giữa hai hệ thống chênh lệch khoảng 10% trong sản lượng PV được lập

trong Bảng 4 và 5.



Hình 35: Kiến trúc mơ hình Homer và bức xạ ngang tồn cầu hàng năm được sử dụng cho

mơ phỏng9



Bảng 4: Phân tích số lượng chi phí gia tăng (Vốn, hàng năm, NPC, v.v.) Liên quan đến việc

giảm 10% trong sản xuất pin mặt trời9



Chi phí Tóm tắt



Tổng NPC



LCOE



Tổng Capital phí



Tổng số hàng năm Chi phí



Tổng O & M Chi phí



Tổng chi phí thay thế hàng năm



Chi phí vận hành



Sản xuất PV



Bảng 5: Phân tích số lượng phát thải thêm [kg / năm] Liên quan đến việc giảm 10% trong

sản xuất pin mặt trời9



Khí thải Tóm tắt



Carbon Dioxide



Carbon Monoxide



Sulphur Dioxide



nitơ oxit



7.3 Tính bền vững

Cùng với các mối quan tâm về mơi trường, rất nhiều sự chú ý đã được trả cho tính bền vững

của hệ thống của chúng tơi. Vì năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng tái tạo sạch,

hệ thống của chúng tôi cũng phải đáp ứng các tiêu chí khác nhau về tính bền vững.



Điều quan trọng nhất trong các cân nhắc thiết kế của chúng tôi là quyết định giảm thiểu việc

sử dụng nước trong quá trình làm sạch. Tiểu bang California hiện đang bị hạn hán nghiêm

trọng với tất cả lượng nước sử dụng quá mức đã bị loại bỏ trên toàn tiểu bang.



Cục Quản lý đất đai của Nevada phát hiện ra rằng phải mất 16.689 gallon nước mỗi megawatt

để làm sạch các tấm PV 10. Con số này sẽ được sử dụng với giả định rằng 16.689 gallon

dành cho hai lần làm sạch một năm cho tất cả các bảng trong câu hỏi. Theo Sáng kiến Mặt

trời California, California đã tạo ra 256 megawatt điện vào năm 201411. Với thông tin này và

chi phí nước ở Santa Clara là 4,18 / 748 gallon nước, tiết kiệm chi phí cho nước có thể được

tính trong tất cả California12 256 MW x 16.689 gallon / MW x $ 4,18 / 748 gallon

= 23.875,09 nước để làm sạch các tấm pin mặt trời ở California. Tuy nhiên, điều này khơng

tính đến việc nước California q giá như thế nào sau khi hạn hán được tuyên bố là tình trạng

khẩn cấp vào đầu năm 2014. Bảo tồn nước bằng mọi cách có thể giúp California có nhiều

nước hơn để mọi người uống. Lượng nước được sử dụng để làm sạch các tấm pin mặt trời

do các tính tốn ở trên là 4.272.384 gallon.



Mảng năng lượng mặt trời ở California chiếm một phần lớn thị trường tiềm năng của chúng tôi

và thiết kế đã được điều chỉnh tương ứng. Dọc theo những dòng tương tự, thiết kế của chúng

tôi không thực hiện việc sử dụng bất kỳ chất tẩy rửa hoặc dung mơi hóa học nào. Nhóm của

chúng tơi đã kết luận rằng, trong khi một tính năng hữu ích tiềm năng, việc sử dụng hóa chất

sẽ gây bất lợi cho môi trường xung quanh việc lắp đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

7.4 Khả năng sản xuất

Với thiết kế của bất kỳ sản phẩm thương mại nào, khả năng sản xuất là mối quan tâm lớn

trong q trình phát triển hệ thống của chúng tơi. Cải thiện sự dễ dàng của sản xuất có hai lợi

ích chính cho hệ thống làm sạch. Trong nhiều trường hợp, việc cải thiện khả năng sản xuất

đòi hỏi phải sử dụng các bộ phận đơn giản hơn và xử lý ít tốn kém hơn để tạo ra từng bộ

phận. Điều này dẫn đến việc giảm chi phí chung của hệ thống khi các bộ phận trở nên rẻ hơn

để sản xuất. Lợi ích thứ hai mà hệ thống của chúng tơi nhận được là giảm chi phí bảo trì. Một

hệ thống đơn giản hơn có ít khu vực hơn cho sự thất bại tiềm năng và do đó ít chi phí liên

quan đến việc duy trì hệ thống đó. Bằng cách hợp lý hóa hệ thống để sản xuất, chúng tơi có

thể cải thiện tuổi thọ tổng thể bằng cách giảm độ phức tạp cần thiết của hệ thống.

7,5 Mối quan tâm về an toàn An toàn của

con người là một lĩnh vực khác mà chúng tôi tin rằng hệ thống của chúng tơi có thể có tác

động mạnh mẽ. Phần lớn các lắp đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời là các vị trí khơng

thể tiếp cận như đỉnh của các tòa nhà hoặc các cấu trúc lớn. Trong nhiều trường hợp, các cài

đặt này không xem xét sự cần thiết phải truy cập vào các bảng để làm sạch. Thông thường

công nhân của con người được yêu cầu sử dụng dây nịt leo núi để làm việc trên các vị trí lắp

đặt trên cao so với mặt đất. Trong năm 2014, té ngã và trượt chân chiếm 30% các trường hợp

tử vong liên quan đến công việc ở California13. Nếu công nhân của con người muốn làm sạch



một bộ các tấm pin, họ không chỉ phải đối phó với quy mơ lắp đặt năng lượng mặt trời mà họ

còn phải hết sức cẩn thận với từng bước họ thực hiện để tránh một cú ngã có thể gây chết

người. Có những lo ngại lớn về an toàn, trách nhiệm và bảo hiểm liên quan đến loại cơng việc

này. Hệ thống của chúng tơi có khả năng loại bỏ rủi ro không cần thiết này đối với cuộc sống

của con người cũng như các rắc rối trách nhiệm liên quan.



Hệ thống của chúng tôi cũng đã được thiết kế để duy trì sự an tồn mọi lúc trong suốt tuổi thọ

hoạt động của nó. Hệ thống được gắn chắc chắn vào bảng điều khiển năng lượng mặt trời

để ngăn chặn nó trở thành mối nguy hiểm.



Việc bổ sung một số cảm biến trên thiết bị trong tương lai để khởi động tắt máy sẽ ngăn hệ

thống gây hại nếu bất kỳ người hoặc động vật nào đi vào đường đi của hệ thống.



Chương 8: Tóm tắt và kết luận



8.1 Đánh giá tổng thể về thiết kế

Mục tiêu của Project SPACE là tạo ra một bộ làm sạch bảng mặt trời tự động sẽ giải quyết

tác động bất lợi của việc làm bẩn trên các tế bào quang điện thương mại. Cụ thể, chúng tôi

hy vọng sẽ tạo ra một thiết bị giúp tăng 10% hiệu quả của bảng điều khiển bẩn trong khi vẫn

có giá dưới 500 đô la và hoạt động trong tối đa 7 năm. Hơn nữa, một thiết kế thành công

nên hoạt động mà khơng cần sử dụng nước và chỉ cần bảo trì hàng năm.



Thiết bị hiện tại sử dụng hệ thống làm sạch bàn chải giúp làm sạch theo chu kỳ làm sạch đã

đặt. Nó sử dụng một bàn chải lăn để làm sạch khi dịch theo chiều ngang trên một loạt các

bảng. Thiết bị được gắn trên một bộ bánh xe chạy bằng pin. Ở cuối bảng điều khiển, sẽ có

một trạm nối để nó sạc lại.



Ngồi việc cải thiện hiệu quả, chúng tôi hy vọng rằng thiết kế của chúng tôi sẽ tiếp tục mở

rộng sự phát triển của năng lượng mặt trời trên toàn cầu. Một người dọn dẹp hiệu quả sẽ

không chỉ giúp cộng đồng chuyển sang sử dụng các nguồn nhiên liệu thay thế sạch hơn mà

còn giúp toàn bộ xã hội tiến gần hơn tới việc cung cấp cho mọi người cơ hội để khai thác

năng lượng đáng tin cậy.



8.2 Đề xuất cải tiến / Bài học



Các chức năng thiết kế hiện tại tương đối tốt, tuy nhiên có một số lĩnh vực để cải thiện.

Đầu tiên và quan trọng nhất là hệ thống làm sạch. Hệ thống chỉ cải thiện hiệu suất của

bảng điều khiển năng lượng mặt trời bằng 3,5% so với mục tiêu ban đầu là 10%.



Hai sửa đổi đã được xác định có khả năng cải thiện chức năng hệ thống. Bàn chải làm sạch

hiện đang quay ở tốc độ 36 RPM, trong thử nghiệm, đã được chứng minh là quá chậm để đạt

được hiệu quả làm sạch cần thiết. Để giải quyết vấn đề này, một động cơ mới có đủ RPM hoặc

tỷ lệ đào tạo bánh răng được sửa đổi nên được thực hiện.



Một quan sát khác của giai đoạn thử nghiệm là thiếu hiệu quả làm sạch tại điểm trung tâm

của bàn chải. Lý thuyết làm việc là bàn chải khơng thể tạo ra áp lực đủ tại



điểm đó và đòi hỏi phải gia cố thêm cấu trúc. Việc bổ sung các giá đỡ cố định tại một hoặc

nhiều điểm dọc theo bàn chải làm sạch phải đủ để khắc phục vấn đề áp lực. Điều này có thể,

đến lượt nó, đòi hỏi nhiều mơ-men xoắn hơn trên một phần của động cơ, tiềm năng đòi hỏi

một động cơ hiệu suất cao hơn. Thiết kế sửa đổi có thể được nhìn thấy trong hình ảnh khái

niệm trong Hình 36.



Hình 36: Khái niệm nguyên mẫu với các tấm hỗ trợ trung tâm bổ sung



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 7: Tiêu chuẩn kỹ thuật và các ràng buộc thực tế

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×